DE69930918T2

DE69930918T2 - Dienstankündigungen in drahtlosen lokalen Netzen

Info

Publication number: DE69930918T2
Application number: DE69930918T
Authority: DE
Inventors: Stefan G. Hild; Dirk Husemann; Mike Nidd
Original assignee: International Business Machines Corp
Current assignee: Wistron Corp
Priority date: 1999-01-25
Filing date: 1999-01-25
Publication date: 2006-11-30
Anticipated expiration: 2019-01-26
Also published as: CA2295397A1; JP3484126B2; JP2000224197A; US6532368B1; DE69930918D1; EP1022876A1; EP1022876B1; CA2295397C

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die Erfindung betrifft drahtlose lokale Netzwerke und die Kommunikation zwischen den Vorrichtungen, die ein derartiges Netzwerk bilden. Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung ein Kommunikationsschema, welches den Vorrichtungen in dem drahtlosen lokalen Netzwerk ermöglicht, ihren Dienst anzukündigen und/oder Dienste zu erkennen, die von anderen Vorrichtungen bereitgestellt werden.
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Computerterminals und Peripheriegeräte sind im Laufe der Zeit immer kleiner und portabler geworden. Personalcomputer und Peripheriegeräte sind klein genug, um während der Arbeit auf einem Tisch aufgestellt werden zu können. Noch kleiner sind Laptop- und Notebook-Computer. Es gibt Computerterminals, die so klein sind, dass sie in Fahrzeuge wie z. B. Lieferwagen eingebaut werden können. Noch kleiner sind die Handheld-Terminals, die in der Regel wegen ihrer Portabilität genutzt werden, durch die der Benutzer das Terminal in einer Hand halten und mit der anderen Hand bedienen kann. Eine physikalische Verbindung der oben genannten Vorrichtungen mittels Kabeln oder Glasfaserleitungen ist unter Umständen mit Nachteilen verbunden, z. B. mit Einschränkungen bei der Konfiguration wegen der begrenzten Kabellänge, der begrenzten Anzahl von Ports am Computer (wodurch die Anzahl der anschließbaren Peripheriegeräte begrenzt ist), der umständlichen Neukonfiguration der fest verdrahteten Vorrichtungen usw. Es soll darauf hingewiesen werden, dass es einige Kommunikationssysteme auf Kabel- oder Glasfaserbasis gibt, bei denen die begrenzte Anzahl von Ports am Computer die Anzahl von Peripheriegeräten in Wirklichkeit nicht begrenzt. Ethernet ist ein Beispiel für ein Kommunikationssystem, bei dem das Kabel als gemeinsam genutztes Medium verwendet wird – andere Beispiele sind Token Ring, FDDI (Fiber Distributed Data Interface) und DQDB (Distributed Queue Dual Bus).
Je kleiner die Vorrichtungen werden, desto wichtiger wird es, feste physikalische Verbindungen durch drahtlose Ad-hoc-Verbindungen zu ersetzen (Körpernetzwerke (Body Networks), Funk- oder Infrarotverbindungen), da die physikalische Verbindung der Computerterminals, Peripheriegeräte und anderen Vorrichtungen mittels Kabeln oder Glasfaserleitungen ganz erheblich die Vorteile reduziert, die man durch die Verkleinerung der Geräte gewinnt. Ad-hoc-Verbindungen werden dort benötigt, wo Vorrichtungen umherbewegt, in einen Bereich hinein- oder aus diesem herausbewegt werden. Der Ausdruck „ad hoc" bezeichnet den Bedarf nach einer häufigen Neuorganisation des Netzwerkes.
Die Kommunikation in lokalen Bereichen entwickelt sich schnell zu so genannten persönlichen lokalen Netzwerken, bei denen es sich um Netzwerke für die Kommunikation zwischen lokalen gleichberechtigten Teilnehmern (Peers) oder Subsystemen handelt. Diese Art von Netzwerken wird im Weiteren als lokales Netzwerk bezeichnet. Die drahtlose Kommunikation ist in derartigen lokalen Netzwerken von besonderer Bedeutung. Es sind verschiedene Ansätze für die drahtlose Kommunikation bekannt, bei deren Entwicklung und Ausführung das Augenmerk auf die Kommunikation zwischen Peers und Subsystemen in derartigen lokalen Netzwerken gelegt wurde.
Ein typisches Beispiel für ein lokales Netzwerk ist das Personal Area Network (PAN), das aus der Zusammenarbeit zweier Forschungsgruppen im Media Laboratory des Massachusetts Institute of Technology (MIT) entstand. Bei der PAN-Technologie wird ein winziger elektrischer Strom verwendet, um eine Benutzerkennung und andere Informationen von einer Person zu einer anderen oder sogar zu einer Vielzahl alltäglicher Objekte wie Autos, öffentlichen Fernsprechern und Geldautomaten (Automated Teller Machines, ATM) zu senden. Die Informationen werden über Mikroprozessoren übertragen, die sich in Sendern und Empfängern des PAN befinden und so groß wie eine dicke Kreditkarte sind. Die digitalen Daten werden dann über ein winziges externes elektrisches Feld gesendet oder empfangen. Das kleine Signal wird durch den natürlichen Salzgehalt des Körpers weitergeleitet und befördert die Informationen unbemerkt durch den Körper. Der natürliche Salzgehalt des menschlichen Körpers macht diesen zu einem ausgezeichneten Leiter für elektrischen Strom. Die PAN-Technologie nutzt diesen Vorteil der Leitfähigkeit. Die niedrige Frequenz und die Signalleistung gewährleisten, dass die Information, die für die Einzelperson codiert ist, den Körper nicht verlässt und nur von etwas oder von jemandem empfangen werden kann, das bzw. der sich im Kontakt mit dem Körper befindet. Die Geschwindigkeit, mit der die Informationen gegenwärtig übertragen werden, entspricht der eines 2400-Baud-Modems. Theoretisch könnten mit Hilfe dieses Verfahrens 400.000 Bit pro Sekunde übertragen werden. Das PAN ist ein typisches Beispiel für ein Ad-hoc-Netzwerk, bei dem keinerlei feste Verkabelung oder Ähnliches erforderlich ist.
Für die PAN-Technologie gibt es Anwendungsmöglichkeiten in der Wirtschaft, in der Medizin, im Einzelhandel und sogar in persönlichen Bereichen. Geschäftspartner könnten z. B. mit einem Handschlag elektronische Visitenkarten austauschen. Sicherheitsvorrichtungen in einem Unternehmen könnten Benutzer automatisch an Computersystemen an- und abmelden und U-Bahn-Benutzer könnten das Fahrgeld bezahlen, indem sie durch ein Drehkreuz gehen. Mit Hilfe der PAN-Technologie könnten Personen auch digitalisierte Versionen ihrer Gesundheitsakten bei sich tragen, auf die Medizintechniker im Notfall sofort Zugriff haben; Nummern von Telefonkarten könnten automatisch aus einer Brieftasche an einen Münzfernsprecher gesendet werden; Geldautomaten könnten ihre Benutzer und Automobile ihre Besitzer beim Herannahen sofort erkennen. Ein weiterer Anwendungsbereich sind Börsenmakler, die auf dem Börsenparkett eine schnelle und zuverlässige An- und Abmeldung bei der Eingabe von Kauf- und Verkaufsaufträgen benötigen. Selbst Geräte im Haushalt wie CD-Player, Fernsehgeräte und Toaster könnten mit Hilfe der PAN-Technologie individuelle Vorlieben und Geschmäcker erkennen und sich daran anpassen. Die PAN-Netzwerke haben gewöhnlich einen Punkt-zu-Punkt-Charakter, wobei der menschliche Körper als eine Art Ausbreitungsmedium für die Kommunikation dient.
Die GTE Corporation hat ein Hochfrequenzverfahren (HF) für kurze Entfernungen entwickelt, das portablen Vorrichtungen wie Mobiltelefonen, Pagern und Handheld-Personalcomputern (PCs) die Möglichkeit bieten soll, auf intelligente Weise miteinander zu kommunizieren. Die Technologie von GTE wird vorläufig als Body LAN (LAN = Local Area Network, lokales Netzwerk) bezeichnet. Die ursprüngliche Entwicklung des Body LAN bestand aus einer verdrahteten Weste, an der verschiedene Vorrichtungen angeschlossen wurden (daher der Name Body LAN). Dies hat sich vor einigen Jahren allmählich zu einer HF-Verbindung weiterentwickelt.
Die Xerox Corporation hat einen Handheld-Computer mit dem Namen ParcTab entwickelt. Das ParcTab ist portabel, aber über Basisstationen mit bekannten Aufstellungsorten noch mit der Büro-Workstation verbunden. Die ParcTab-Basisstationen sind über das Gebäude verteilt und an ein fest verdrahtetes Netzwerk angeschlossen. Im ParcTab-System wird ein vorgegebenes Wissen über das Gebäudelayout und die Kennungen der verschiedenen Basisstationen verwendet, um anhand der Basisstation mit dem stärksten Signal den Standort des ParcTab-Gerätes zu bestimmen. Ein portables ParcTab-Gerät weist eine drahtlose Schnittstelle zu den Basisstationen auf. Das ParcTab-System setzt voraus, dass das portable ParcTab-Gerät stets an die Netzwerk-Infrastruktur angeschlossen ist. Der Systemsoftware ist der Standort jedes portablen ParcTab-Gerätes stets bekannt. Die Basisstationen bilden Bereiche und sind an Netzteile angeschlossen. ParcTab-Kommunikationssysteme besitzen eine sternförmige Topologie.
In einem Versuch, die Datenkommunikation zwischen voneinander verschiedenen PC-Vorrichtungen zu standardisieren, etablierten mehrere Unternehmen, darunter Ericsson, IBM, Intel, Nokia und Toshiba, ein Konsortium, um ein einziges Synchronisationsprotokoll (Codename Bluetooth) zur Lösung von Problemen zu schaffen, die aus der Verbreitung verschiedener mobiler Vorrichtungen entstehen. Viele weitere Unternehmen haben diese Lösung übernommen. Bei dieser Lösung werden die mobilen Geräte automatisch synchronisiert, wenn ein Endbenutzer sein Büro betritt. Durch die nahtlose Sprach- und Datenübertragung per Funk über kurze Entfernungen ermöglicht die Bluetooth-Technologie den Benutzern, ohne Kabel leicht und schnell eine breite Vielfalt von Vorrichtungen zu verbinden und dadurch die Kommunikationsmöglichkeiten für portable Computer, Mobiltelefone und andere portable Vorrichtungen zu erweitern. Die Bluetooth-Umgebung ist noch nicht vollständig definiert, aber es werden Ähnlichkeiten zur IrDa-Spezifikation (Infrared Data Association) und zur AIr-Spezifikation (Advanced Infrared) erwartet. Andere Aspekte, die möglicherweise Eingang in Bluetooth finden werden, könnten aus dem IEEE-Standard 802.11 und/oder dem HIPERLAN-Standard, der durch das Europäische Institut für Telekommunikationsnormen (European Telecommunications Standards Institute, ETSI) veröffentlicht wurde, stammen.
Die Bluetooth-Funktechnologie stellt einen Mechanismus zur Bildung von kleinen privaten Ad-hoc-Gruppierungen angeschlossener Vorrichtungen bereit, die sich außerhalb fester Netzwerk-Infrastrukturen befinden. Bluetooth unterscheidet zwischen einer Master-Einheit – einer Vorrichtung, deren Takt und Sprungsequenz zur Synchronisierung aller anderen Vorrichtungen verwendet werden – und Slave-Einheiten im selben Netzwerksegment. Mit anderen Worten, bei Bluetooth handelt es sich um einen zentralisierten Ansatz. Zum Auffinden von Bluetooth-Vorrichtungen mit einer unbekannten Adresse wird ein Erkennungsschema auf Abfragebasis verwendet. Abfragen sind außerdem auf einem Registrierungsserver zentral abgelegt. Ein Nachteil eines derartigen zentralisierten Ansatzes besteht darin, dass es einen zentralen Ausfallpunkt gibt. Ein weiterer Nachteil eines solchen Systems ist der im Vergleich zu einem verteilten Schema höhere erforderliche Systemaufwand. Das Hauptproblem eines solchen Systems liegt in der Festlegung eines einzigen Registrierungsservers und darin, was zu tun ist, wenn er nicht mehr vorhanden ist. Wenn zwei Geräte zufällig aufeinander treffen, müssen sie zunächst das Vorhandensein des jeweils anderen Gerätes erkennen, dann entscheiden, welches der Registrierungsserver ist und dann ihre Kommunikationsaufgaben wahrnehmen. Diese immer wiederkehrende Auswahl einer Führungsvorrichtung ist die Ursache für den erhöhten Systemaufwand. Als Alternative kann man die Benutzer veranlassen, eine Vorrichtung stets bei sich zu tragen und diese immer als Führungsvorrichtung festzulegen. Das ist jedoch nicht immer praktisch. Weitere Einzelheiten sind zu finden in „Bluetooth: Vision, Goals, and Architecture" von Haartsen, Allen, Inouye, Joeressen und Naghshineh, Mobile Computing and Communications Review, Bd. I, Nr. 2. Mobile Computing and Communications Review ist eine Publikation von ACM SIGMOBILE.
HomeRF (auf der Grundlage des Shared Wireless Access Protocol (SWAP)) ist ein weiteres Beispiel für eine Betriebsumgebung, die zur Verbindung von Vorrichtungen eingesetzt werden kann. Es wurde eine HomeRF-Arbeitsgruppe gebildet, um durch Einführung einer offenen Industriespezifikation für die drahtlose digitale Kommunikation zwischen PCs und Geräten der Consumer-Elektronik im häuslichen Bereich die Grundlage für eine breite Palette von interoperablen Consumer-Geräten zu schaffen. Die Arbeitsgruppe, zu der die führenden Unternehmen aus den Industriezweigen Personalcomputer, Consumer-Elektronik, Peripheriegeräte, Kommunikation, Software und Halbleiter gehören, entwickelt eine Spezifikation mit dem Namen SWAP für die drahtlose Kommunikation im Haus. Das HomeRF-SWAP-System soll Sprach- und Datenverkehr übertragen und mit dem öffentlichen Fernsprechnetz (Public Switched Telephone Network, PSTN) und dem Internet zusammenarbeiten; es arbeitet im 2400-MHz-Band und nutzt ein Funksystem mit einem digitalen Frequenzsprung-Spreizspektrum. Die SWAP-Technologie wurde aus Erweiterungen der vorhandenen Technologien für schnurlose Telefone (DECT) und drahtlose LAN entwickelt, um eine neue Klasse von schnurlosen Heimgeräten zu ermöglichen. Die Technologie unterstützt sowohl einen Dienst mit Vielfachzugriff mit Zeitteilung (Time Division Multiple Access, TDMA) zur Bereitstellung interaktiver Sprachdienste und anderer zeitkritischer Dienste als auch einen Dienst mit Carrier Sense Multiple Access/Collision Avoidance (CSMA/CA) für die Übertragung von Daten in Hochgeschwindigkeitspaketen. Das SWAP-System kann entweder als Ad-hoc-Netzwerk oder als verwaltetes Netzwerk fungieren, das durch einen Verbindungspunkt gesteuert wird. In einem Ad-hoc-Netzwerk, in dem nur Datenkommunikation unterstützt wird, sind alle Stationen gleichberechtigt und die Steuerung des Netzwerkes wird unter den Stationen aufgeteilt.
Bei zeitkritischer Kommunikation wie interaktiver Sprache muss der Verbindungspunkt – der den Übergangspunkt (Gateway) zum öffentlichen Fernsprechnetz bildet – das System koordinieren. Die Stationen nutzen CSMA/CA zur Kommunikation mit einem Verbindungspunkt und anderen Stationen. Weitere Einzelheiten über HomeRF sind auf der Website der Home-Radio-Frequency-Arbeitsgruppe http://homerf.org und in „HomeRF^TM and SWAP: Wireless Networking for the Connected Home" von Negus et al., Mobile Computing and Communications Review, Bd. 2, Nr. 4., zu finden.
Der oben erwähnte Standard IEEE 802.11 für die Zugriffssteuerung bei einem drahtlosen LAN-Medium umfasst Funktionen für die Energieeinsparung. In regelmäßigen Zeitabständen und mit einem kleinen Zeitversatz nach dem Zufallsprinzip verbreiten die LAN-Teilnehmer Nachrichten nur über sich selbst. Wenn eine Vorrichtung eine derartige Broadcast-Sendung (Rundsendung) empfängt, während sie selbst eine Broadcast-Sendung vorbereitet, wird sie die ihrige in diesem Intervall nicht senden. Auf diese Weise senden alle Vorrichtungen ihre individuellen Merkmale mit einer statistisch gleichmäßigen Verteilung. Da die Schicht für die Steuerung des Zugriffs auf das Übertragungsmedium (Medium Access Control, MAC) bestimmte Adressen erhält, an welche die Übertragungen zu richten sind, muss das Abbild des LAN für die Schicht nicht ständig aktualisiert werden. Es ist ein deutlicher Nachteil des in IEEE 802.11 veröffentlichten Ansatzes, dass es einige Zeit dauern kann, bis eine neu hinzugekommene oder eine nicht mehr vorhandene Vorrichtung angekündigt/bemerkt wird. LANs nach IEEE 802.11 sind zentralisierte Netzwerke in Sternform. Es muss auch darauf hingewiesen werden, dass die Ankündigungen nach 802.11 nur Kommunikationsmerkmale und die individuelle Kennung betreffen und es sich dabei nicht um Dienstangebote handelt.
Es gibt einige mehr oder weniger detailliert ausgearbeitete Protokolle und Verfahren, die eine drahtlose Ad-hoc-Kommunikation zwischen mobilen Vorrichtungen ermöglichen. Die oben beschriebene Bluetooth-Funktechnologie und der HomeRF-Ansatz sind markante Beispiele. WO 9817032 A beschreibt ein drahtloses, über Funktionalitäten adressierbares Peer-to-Peer-Netzwerk, in dem Peers drei Arten von Dienstfähigkeiten ankündigen: Dienstanforderung, Dienstbereitstellung und Dienstweiterleitung. Alle Protokolle und Verfahren nach dem Stand der Technik weisen bestimmte Nachteile auf, die im folgenden Abschnitt kurz dargestellt werden.
Für die nahtlose Verbindung in einem Ad-hoc-Netzwerk benötigen die betreffenden Vorrichtungen ein Verfahren, um von den Diensten, die von den Nachbarn angeboten werden, Kenntnis zu erhalten (Erkennung). Außerdem müssen die Vorrichtungen in einem derartigen Netzwerk ihre eigenen Dienste bekannt machen (Ankündigung). Einerseits muss die Erkennung und Ankündigung von Diensten, die in einem lokalen Netzwerk angeboten werden, rechtzeitig erfolgen, andererseits jedoch muss Batterieleistung eingespart werden, wenn tragbare Vorrichtungen eingesetzt werden. Eine weitere Anforderung an ein lokales Netzwerk besteht darin, dass der Eintritt in das Netzwerk in der Weise nahtlos geschieht, dass die Vorrichtung ihren Standort problemlos wechseln kann. Wünschenswert ist, dass es keines Benutzereingriffs bedarf, wenn die Vorrichtung in ein Ad-hoc-Netzwerk eintritt oder dieses verlässt. Es wäre mühsam, wenn der Benutzer bei jeder Neukonfiguration zum Beispiel eine Taste drücken müsste. Wünschenswert ist außerdem, dass eine Vorrichtung das Netzwerk ohne formale Mitteilung verlassen kann.
Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Bereitstellung eines Schemas zum Integrieren einer neuen Vorrichtung in ein drahtloses Ad-hoc-Netzwerk.
Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, für eine Vorrichtung eines drahtlosen Ad-hoc-Netzwerkes ein Schema bereitzustellen, mit dessen Hilfe die Vorrichtung einer anderen Vorrichtung des drahtlosen Netzwerkes ihre Dienste ankündigen kann.
Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, für eine Vorrichtung eines drahtlosen Ad-hoc-Netzwerkes ein Schema bereitzustellen, mit dessen Hilfe die Vorrichtung Dienste erkennen kann, die von anderen Vorrichtungen des drahtlosen Netzwerkes bereitgestellt werden.
ÜBERBLICK ÜBER DIE ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Einrichtung für den Austausch von Dienstinformationen mit anderen Vorrichtungen gemäß Anspruch 21.
Die vorliegende Erfindung betrifft außerdem ein Verfahren zur Ankündigung von Dienstangeboten in einem Kommunikationssystem, das zwei Vorrichtungen gemäß Anspruch 1 umfasst.
Die vorliegende Erfindung betrifft lokale Netzwerke im Allgemeinen und insbesondere ein Kommunikationsschema, das den Vorrichtungen im lokalen Netzwerk ermöglicht, ihre Dienste anzukündigen und/oder Dienste zu erkennen, die von anderen Vorrichtungen angeboten werden, und bei batteriebetriebenen Vorrichtungen gleichzeitig den Energieentzug begrenzt. Die gegenwärtigen lokalen Netzwerke weisen in der Regel eine hybride, vermaschte Topologie auf, in der eine Vorrichtung mit einer beliebigen anderen Vorrichtung kommuniziert. Es ist keine Basisstation oder Master-Vorrichtung erforderlich. Zum Beispiel kann eine periphere Vorrichtung mit einer anderen peripheren Vorrichtung kommunizieren, ohne dass daran eine Relaisstation oder Basisstation beteiligt ist.
Die vorliegende Lösung kombiniert Ankündigung und/oder Erkennung mit Erneuerungen der Mitgliedschaft. Der allgemeine Ansatz besteht darin, dass die Vorrichtungen einer Gruppe abwechselnd eine Liste mit verfügbaren Diensten (im Weiteren als Dienstinformationen bezeichnet) verbreiten (Ankündigung). Durch die Verwendung variabler Sendeverzögerungen, die zurückgesetzt werden, wenn andere Ankündigungen festgestellt werden, und Anpassung der Verteilung dieser Verzögerungen können neue Vorrichtungen schnell identifiziert und fehlende Maschinen bemerkt werden. Die vorliegende Erfindung stellt einen Mechanismus bereit, um abseits fester Netzwerk-Infrastrukturen kleine private Ad-hoc-Gruppierungen verbundener Vorrichtungen zu bilden. Mit dieser Erfindung wird eine Lösung vorgestellt, die, wenn sie in Kombination mit einem drahtlosen Kommunikationsprotokoll eingesetzt wird, bei Bedarf die sofortige Einrichtung (Ad-hoc-Einrichtung) lokaler Netzwerke ermöglicht sowie deren Auflösung, wenn sie nicht mehr benötigt werden. Gemäß der vorliegenden Erfindung kann ein Netzwerk aus allen geeigneten und in Reichweite befindlichen Vorrichtungen (Vorrichtungen, welche ihre eigene Aufnahme in das Netzwerk zulassen) eingerichtet werden und neue Vorrichtungen können in ihrem eigenen Ermessen am Netzwerk teilnehmen oder dieses verlassen.
Alle Vorrichtungen, die eine Ad-hoc-Gruppierung gemäß der vorliegenden Erfindung bilden, müssen nicht notwendigerweise identische Implementierungen (in Bezug auf Software und/oder Hardware) aufweisen, solange zumindest das vorliegende Diensterkennungsprotokoll in allen diesen Vorrichtungen implementiert ist.
Eine Vorrichtung kann als Master agieren und die andere(n) als Slave(s).
Eine Vorrichtung kann in einen Energiesparmodus versetzt werden, in welchem die Aktivität der Vorrichtung verringert ist.
Ein Vorteil des vorliegenden Schemas besteht darin, dass aufgrund der nur geringen Anzahl von Übertragungen die Batterieleistung länger erhalten bleibt.
Das vorliegende Schema erleichtert Implementierungen, bei denen der Eintritt in ein lokales Netzwerk in der Weise nahtlos stattfindet, dass der Eintritt keine Benutzereingriffe erfordert. Das vorliegende Schema erleichtert außerdem Implementierungen, bei denen eine Vorrichtung das lokale Netzwerk ohne formale Mitteilung verlassen kann.
Weitere Vorteile (von denen nicht alle in einer Implementierung des vorliegenden Schemas realisiert werden müssen) sind: Das lokale Netzwerk passt sich automatisch an alle Änderungen an; das Verkehrsaufkommen wird niedrig gehalten; eine Vorrichtung in dem lokalen Netzwerk gemäß der vorliegenden Erfindung kann ihren Standort in Echtzeit wechseln; eine Vorrichtung kann sich im eigenen Ermessen ein- oder ausschalten, während die anderen Vorrichtungen in der Umgebung den Eintritt der Vorrichtung in das Netzwerk bzw. deren Verschwinden aus dem Netzwerk überwachen, ohne die im Moment stattfindende Kommunikation zu stören.
BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Die Erfindung wird unter Bezug auf die nachfolgenden schematischen Zeichnungen beschrieben. Zu beachten ist, dass es sich nicht um maßstabsgerechte Figuren handelt.
1 ist ein schematisches Blockdiagramm einer ersten Ausführungsart gemäß der vorliegenden Erfindung.
2A ist eine schematische Darstellung eines lokalen Netzwerkes gemäß der vorliegenden Erfindung.
2B ist ein Beispiel für lokale Dienstlisten (bei t = 0), die in Verbindung mit der vorliegenden Erfindung verwendet werden.
2C ist ein Beispiel für ein Paket bzw. einen Rahmen, das bzw. der in Verbindung mit der vorliegenden Erfindung verwendet wird.
2D ist ein Beispiel für lokale Dienstlisten (bei t = t₂), die in Verbindung mit der vorliegenden Erfindung verwendet werden.
2E ist ein Beispiel für ein weiteres Paket bzw. einen weiteren Rahmen, das bzw. der in Verbindung mit der vorliegenden Erfindung verwendet wird.
2F ist ein Beispiel für lokale Dienstlisten (bei t = t₄), die in Verbindung mit der vorliegenden Erfindung verwendet werden (wobei t₁ < t₂ < t₃ < t₄ < t₅ < t₆).
3 ist ein schematisches Flussdiagramm zur Beschreibung von Aspekten der vorliegenden Erfindung.
4 ist ein weiteres schematisches Flussdiagramm zur Beschreibung von Aspekten der vorliegenden Erfindung.
5 ist ein weiteres schematisches Flussdiagramm zur Beschreibung von Aspekten der vorliegenden Erfindung.
6A ist eine schematische Darstellung eines weiteren lokalen Netzwerkes gemäß der vorliegenden Erfindung.
6B ist ein Beispiel für lokale Dienstlisten (bei t = t₅), die in Verbindung mit der vorliegenden Erfindung verwendet werden.
6C ist ein Beispiel für lokale Dienstlisten (bei t = t₆), die in Verbindung mit der vorliegenden Erfindung verwendet werden (wobei t₅ < t₆).
BESCHREIBUNG BEVORZUGTER AUSFÜHRUNGSARTEN
Im Sinne der vorliegenden Beschreibung ist ein lokales Netzwerk definiert als ein Netzwerk, das aus mindestens zwei Vorrichtungen besteht, die sich im Kommunikationsbereich der jeweils anderen Vorrichtung befinden. In einem derartigen lokalen Netzwerk kommunizieren die Vorrichtungen miteinander, ohne dass dazu ein verdrahtetes Netzwerk erforderlich ist. Das lokale Netzwerk kann mit Hilfe von Infrarot- (IR), Funkfrequenz (HF-), HomeRF-Mitteln oder anderen Mitteln wie z. B. mit Hilfe des Körpers des Benutzers (wie bei einem PAN) aufgebaut sein. Ein lokales Netzwerk muss keinen Zugangspunkt für die Verbindung zu einem festen Netzwerk aufweisen. Das lokale Netzwerk kann von einem anderen Netzwerk vollständig isoliert sein oder es kann einen oder mehrere Zugangspunkte aufweisen, die den (drahtlosen) Vorrichtungen einen Zugang zu dem verdrahteten Netzwerk bereitstellen.
Der spezielle Bereich, der ein lokales Netzwerk gemäß der vorliegenden Erfindung bildet, hängt von den konkreten Details der Implementierung ab. Ein lokales Netzwerk kann allgemein so beschrieben werden, dass es einen Bereich von einigen wenigen Quadratmetern bis hin zu einigen hundert Quadratmetern abdeckt. Unter bestimmten Umständen kann der Kommunikationsbereich sogar darüber hinausreichen.
Das vorliegende Netzwerkschema kann in Lagerhäusern und Fertigungsstätten, Büros, Börsensälen, Privathäusern, Personen- und Lastkraftwagen und Flugzeugen sowie außerhalb von Gebäuden eingesetzt werden, um nur einige Beispiele zu nennen.
Mit dem Begriff Vorrichtung ist jede Art von Vorrichtung gemeint, die Teil eines lokalen Netzwerkes sein kann. Beispiele für Vorrichtungen sind: Laptop-Computer, Workpads, Notepads, Personal Digital Assistants (PDAs), Notebook-Computer und andere tragbare Computer, Desktop-Computer, Computer-Terminals, vernetzte Computer, Internet-Terminals, und andere Computersysteme, Set-Top-Boxen, Registrierkassen, Barcode-Scanner, Kassenterminals, Kiosksysteme (Selbstbedienungsterminals), Mobiltelefone, Pager, Armbanduhren, Digitaluhren, Ausweise und Chipkarten. Andere einbezogene Vorrichtungen können sein: Kopfhörer, HID-kompatible Peripheriegeräte (HID = Human Interface Device), Daten- oder Sprachzugangspunkte, Kameras, Drucker, Faxgeräte, Tastaturen, Joysticks, Küchengeräte, Werkzeuge, Sensoren wie Rauch- und/oder Feuermelder sowie nahezu jede andere digitale Vorrichtung.
Andere Beispiele für tragbare Computer, die in Verbindung mit der vorliegenden Erfindung verwendet werden können, sind Gegenstände zum persönlichen Gebrauch, die mit computerähnlicher Hardware ausgerüstet sind, wie z. B. Smart-Wallet-Computer oder Bekleidungsartikel. Neben dem Smart-Wallet-Computer gibt es eine Reihe von Variationen tragbarer Computer. Ein Belt-Computer ist eine derartige Variation, die es Benutzern ermöglicht, Dokumente zu suchen, zu diktieren und zu bearbeiten, während die Benutzer ihren Standort verändern. Ein weiteres Beispiel ist ein Kindercomputer, der mit einem Personal Digital Assistant für Grundschüler vergleichbar ist. Der Kindercomputer kann Schulaufgaben speichern, Berechnungen durchführen und die Kinder bei der Bewältigung ihrer Hausaufgaben unterstützen. Er kann die Verbindung zu anderen Kindercomputern herstellen, um die Zusammenarbeit zu erleichtern, und er kann auf einen Lehrercomputer zugreifen, um Schulaufgaben oder Feedback herunterzuladen. Alle portablen Vorrichtungen, Bürogeräte, Heimwerkzeuge, Systeme für den Einsatz in Fahrzeugen oder Systeme für die Verwendung in der Öffentlichkeit (Verkaufsautomaten, Ticketautomaten, Geldautomaten usw.) können die vorliegende Erfindung umfassen.
Die vorliegende Erfindung erfordert die Übertragung von Dienstinformationen. Es können alle Arten von Dienstbeschreibungen verwendet werden, um die Dienste in einem Format zu beschreiben, das von den Vorrichtungen verarbeitet werden kann. Bei einer Beschreibung wird vorzugsweise eine optimierte Dienstbeschreibung verwendet, sodass die Übertragungen effizient sind. Die Dienstbeschreibung sollte flexibel und erweiterbar sein. Im vorliegenden Kontext wird der Diensttyp mit Hilfe einer so genannten Dienstkennung beschrieben. Diese Dienstkennung kann ein einfaches Flag oder eine Bitkombination z. B. zur Beschreibung von Standard-Diensttypen sein. Diese Standard-Diensttypen können vordefiniert sein, sodass sie durch ein derartiges einfaches Flag oder eine Bitkombination gekennzeichnet werden können. Die Dienstkennung kann auch jede andere Art von Information sein, die zur Kennzeichnung eines oder mehrerer angebotener Dienste geeignet ist. Zusätzlich zur Kennzeichnung eines Diensttyps müssen möglicherweise auch bestimmte Parameter und Optionen (zur Vereinfachung im Weiteren als Dienstparameter bezeichnet) gesetzt oder definiert werden. Dies wird jetzt an einem Beispiel erläutert. Ein Drucker kündigt einer anderen Vorrichtung in seiner Reichweite durch Senden der betreffenden Dienstkennung an, dass er Druckdienste anbietet. Außerdem wird möglicherweise gewünscht, dass er die andere Vorrichtung darüber informiert, dass er in einer Papierkassette A4-Papier und in einer anderen Kassette A3-Papier enthält. Diese Informationen werden in Form von Dienstparametern gesendet. Des Weiteren können Sicherheitsmerkmale eingebaut werden, um bestimmte Übertragungen zu schützen. Es kann ein Fehlerkorrekturschema verwendet werden, um eine zuverlässige Übertragung der Dienstinformationen zu gewährleisten. Ferner können die Dienstinformationen Details über die Art der Vorrichtung umfassen, die Dienste anbietet (zur Vereinfachung im Weiteren als Gerätekennung bezeichnet). Die Gerätekennung kann eine MAC-Adresse oder Ähnliches sein. Man kann auch jedes andere Schema verwenden. Zu beachten ist, dass es sich hierbei um eine Option handelt.
Netzwerktopologie: Das vorliegende Schema kann in lokalen Netzwerken mit Punkt-zu-Punkt-Verbindungen und/oder Punkt-zu-Mehrpunkt-Verbindungen eingesetzt werden. Es können mehrere Netzwerksegmente (Gruppen) eingerichtet und sofort (ad hoc) miteinander verknüpft werden. Die Netzwerktopologie befindet sich auf einer Ebene unterhalb des Gegenstandes der vorliegenden Erfindung. Aspekte der Netzwerktopologie werden nur im erforderlichen Umfang erläutert. Zu beachten ist, dass die vorliegende Erfindung unabhängig von der Netzwerktopologie ist und in jeder Art von Netzwerktopologie eingesetzt werden kann, in der eine Broadcast-Sendung möglich ist. Die meisten Implementierungen des vorliegenden Schemas weisen eine vermaschte Topologie auf. Es ist jedoch auch möglich, das vorliegende Schema z. B. in einer stern- oder ringförmigen Topologie einzusetzen.
Netzwerktechnologie: Das vorliegende Schema kann in Verbindung mit jeder Art drahtloser Kommunikationstechnik wie z. B. HF, IR, Körpernetzwerken (wie dem PAN) und Ähnlichem verwendet werden.
Gut geeignet ist das Bluetooth-Kommunikationsschema, das in „Bluetooth: Vision, Goals, and Architecture" von Haartsen, Allen, Inouye, Joeressen und Naghshineh, Mobile Computing and Communications Review, Bd. I, Nr. 2, beschrieben ist. Mobile Computing and Communications Review ist eine Publikation von ACM SIGMOBILE.
Im Folgenden wird das Grundkonzept der vorliegenden Erfindung beschrieben. Eine „Ankündigung" ist eine Dienstinformation (z. B. eine Liste von Einträgen) zur Kennzeichnung von Diensten, von denen die übertragende Vorrichtung Kenntnis hat. Die Ankündigung kann „lokale Dienste" umfassen, die auf der sendenden Vorrichtung vorhanden sind, und/oder „entfernte Dienste" (Remote-Dienste), von denen der sendenden Vorrichtung bekannt ist, dass sie auf einer anderen Vorrichtung vorhanden sind, zu der auch ein Kommunikationskanal (entweder direkt oder über noch eine andere Zwischenstation) bekannt ist. Den Dienstinformationen ist eine Ablaufzeit oder eine Zahl zugeordnet, die durch Erhöhen oder Verringern abläuft. Ein Beispiel für die Einhaltung dieser Ablaufzeit ist die Verwendung einer absoluten Tageszeit, der zum Sendezeitpunkt jeder Ankündigung die lokale Uhrzeit hinzugefügt wird, was den anderen Vorrichtungen ermöglicht, die Zeiten an ihre lokalen Uhrzeiten anzupassen.
Jede Vorrichtung sendet von Zeit zu Zeit ihre eigenen Dienstinformationen (z. B. eine Liste von Einträgen) als Ankündigung (die Dienstinformation kann andere bekannte Dienste einschließen, jedoch nicht deren Zeitlimitwerte aktualisieren). Die Wahrscheinlichkeit, dass eine Vorrichtung eine Ankündigung sendet, hängt zum Teil von der Zeit ab, die seit dem Broadcast der letzten Ankündigung (Senden und/oder Empfangen) verstrichen ist. Die Ankündigung kann die letzten bekannten Werte für die Ablaufzeit von Diensten einschließen (und Ablaufzeiten für ihren eigenen Dienst in dem Prozess festlegen). Wenn eine Vorrichtung feststellt, dass ihre lokalen Dienste demnächst ablaufen, kann sie ihre Verteilungsverzögerung für die Broadcast-Sendung anpassen, sodass die Sendung mit größerer Wahrscheinlichkeit bald stattfindet (und auf diese Weise die Ablaufzeiten ihrer lokalen Dienste erneuern).
Das vorliegende Schema sieht keine Master-Vorrichtung oder Basisstation vor. Gemäß der vorliegenden Erfindung ist keine derartige Basisstation erforderlich. Das vorliegende Schema funktioniert überall, vorausgesetzt, es sind mindestens zwei Vorrichtungen vorhanden, die das vorliegende Schema unterstützen.
Bei Empfang (Erkennung) einer Ankündigung aktualisiert die empfangende Vorrichtung anhand der empfangenen Dienstinformationen eine interne Liste verfügbarer Dienste. Dazu gehören das Aktualisieren von Zeitlimits bereits bekannter Dienste (d. h. bei lokalen Einträgen die Einstellung auf einen früheren und bei Einträgen für entfernte Dienste die Einstellung auf einen späteren Wert) und das Hinzufügen von Einträgen für neue Dienste. Dies ist auch ein guter Zeitpunkt zum Löschen abgelaufener Einträge.
Das vorliegende Schema ist asymmetrisch in der Hinsicht, dass eine typische Vorrichtung hauptsächlich auf Empfang steht. Das hat Vorteile, da der Empfang (Erkennung) von Ankündigungen weniger Batterieleistung verbraucht als das aktive Senden von Ankündigungen. Asymmetrisch bedeutet somit, dass eine typische Vorrichtung öfter Ankündigungen von anderen Vorrichtungen empfängt als ihre eigenen Ankündigungen sendet. Zu beachten ist, dass eine Vorrichtung im Empfangszustand nicht notwendigerweise ständig auf Empfang stehen muss. Zur Energieeinsparung kann eine nicht verbundene Vorrichtung z. B. in regelmäßigen Abständen von anderen Vorrichtungen Ankündigungen empfangen.
Als Beispiel dafür, wie das vorliegende Schema zur Energieeinsparung eingesetzt werden kann, wird ein Netzwerk mit mehreren batteriebetriebenen Vorrichtungen und einer an ein Energieversorgungsnetz angeschlossenen Vorrichtung betrachtet. Wenn die Vorrichtung mit der besseren Stromquelle (im vorliegenden Beispiel die am Energieversorgungsnetz angeschlossene Vorrichtung) eine Zeitspanne von fünf Sekunden zwischen Empfang (Erkennung) oder Sendung einer Ankündigung hat und die anderen Vorrichtungen eine Zeitspanne von sieben Sekunden haben, dann gehen die meisten Sendungen von der Vorrichtung aus, die den Energieverbrauch verkraften kann. Wenn die anderen Geräte feststellen, dass ihre Einträge kurz vor ihrem Ablaufdatum stehen, können sie ihre Verteilungsverzögerung für die Sendung anpassen, sodass sie mit größerer Wahrscheinlichkeit bald eine Ankündigung senden. Auf diese Weise senden sie nur gelegentlich und sparen Batterieleistung; werden sie jedoch aus dem Netzwerk entfernt, werden sie vermisst (da sie die Ablaufdaten ihrer Einträge nicht mehr erneuern). Durch die Anpassung der Ablaufzeit verschiedener Vorrichtungen kann außerdem die Häufigkeit, mit der solche Aktualisierungen gesendet werden müssen, angepasst werden, um den Energiebedarf und die erwartete Häufigkeit, mit der bestimmte Vorrichtungen das lokale Netzwerk verlassen, aufeinander abzustimmen.
Die Systeme gemäß der vorliegenden Erfindung sind vollständig verteilt, zumindest im Hinblick auf die Ankündigung und/oder die Erkennung von Diensten, da keine Vorrichtung wichtiger als eine andere Vorrichtung ist. Lokale Netzwerkpartitionen oder der Verlust einer einzelnen Vorrichtung haben keinen Einfluss auf die Robustheit des Netzwerkes. Neue Vorrichtungen empfangen unverzüglich eine vollständige Liste der Dienste (Erkennung), die in einem Netzwerksegment verfügbar sind. Das kann geschehen, bevor die neue Vorrichtung überhaupt feststellt, dass sie sich in einem neuen Segment befindet. Dies ist ein Vorteil, da es bedeutet, dass der Mitgliedschaftsalgorithmus nicht erfassen muss, wann der Eintritt in einen Bereich (Segment) stattfand oder dieser Bereich verlassen wurde. Dadurch ist der Zustand des Algorithmus nicht von seiner Umgebung abhängig, wodurch der Algorithmus viel leichter implementiert werden kann.
Der Standard IEEE 802.11 für die Zugriffssteuerung in einem drahtlosen LAN-Medium enthält auch Funktionen, die eine Energieeinsparung ermöglichen. Gemäß diesem Standard verbreiten IEEE 802.11-kompatible LAN-Mitglieder in regelmäßigen Abständen mit einem kleinen zufälligen Zeitversatz Informationen über sich selbst. Diese LAN-Mitglieder verbreiten ausschließlich Informationen über sich selbst. Sie teilen keine Informationen über Dienste mit, die von anderen Vorrichtungen angeboten werden. Wenn ein IEEE 802.11-kompatibles LAN-Mitglied eine derartige Broadcast-Sendung empfängt, während es selbst eine solche vorbereitet, wird es die ihrige in diesem Intervall nicht senden. Auf diese Weise senden alle Vorrichtungen ihre individuellen Merkmale mit einer statistisch gleichmäßigen Verteilung. Zu beachten ist, dass der vorliegende Ansatz sich insofern davon unterscheidet, dass die Ankündigungen mit einer statistisch ungleichen Verteilung stattfinden. Mit anderen Worten, wenn man unter der Annahme, dass keine anderen Ankündigungen übertragen werden, die Wahrscheinlichkeit der Übertragung einer Ankündigung als Funktion der Zeit beschreibt, würde das vorliegende Schema nicht notwendigerweise bei allen Vorrichtungen dieselbe Kurve erzeugen. Die Wahrscheinlichkeit, dass eine bestimmte Vorrichtung während eines vorgegebenen „Ankündigungszyklus" eine Ankündigung überträgt, beträgt 1/n bei n Vorrichtungen in einem Netzwerk nach IEEE 802.11, kann aber in einem Netzwerk gemäß der vorliegenden Erfindung bei jeder Vorrichtung unterschiedlich sein. Dies ist ein interessantes Merkmal, das es schwächeren Geräten, d. h. solchen Geräten, denen weniger Energie zur Verfügung steht, ermöglicht, seltener Ankündigungen zu übertragen.
Da der MAC-Schicht nach IEEE 802.11 bestimmte Geräteadressen übergeben werden, an welche sie die Übertragungen richtet, muss ihr LAN-Abbild nicht so aktuell sein wie der vorliegende Algorithmus. Der Hauptunterschied besteht darin, dass beim vorliegenden Algorithmus die vollständige Liste schneller an neu hinzugekommene Vorrichtungen übermittelt wird und abwesende Vorrichtungen schneller identifiziert werden.
Nachfolgend ist eine beispielhafte Implementierung (erste Ausführungsart) des vorliegenden Schemas in Verbindung mit 1 beschrieben. In dieser Figur ist ein schematisches Blockdiagramm der Komponenten einer Vorrichtung 10 – in der die vorliegende Erfindung implementiert ist – dargestellt. Die Vorrichtung 10 umfasst einen Sender 13 zum Senden von Informationen über einen Ausgangskanal 21 an eine andere Vorrichtung sowie einen Empfänger 14 zum Empfangen von Informationen von einer weiteren Vorrichtung über einen Eingangskanal 22. Zu beachten ist, dass im vorliegenden Beispiel zwei Kanäle 21 und 22 dargestellt sind. Bei diesen Kanälen kann es sich um ein gemeinsam genutztes Medium beliebiger Art handeln, wie z. B. um einen IR-, HF- oder Körpernetzwerk-Kanal. Diese Kanäle müssen nicht identisch sein. Vorstellbar ist, dass der Ausgangskanal 21 ein Infrarotkanal und der Eingangskanal 22 ein HF-Kanal ist.
Der Sender 13 und der Empfänger 14 kommunizieren mit einer Einheit für die Steuerung des Zugriffs auf das Übertragungsmedium (MAC-Einheit) 12. Die MAC-Schicht ist durch das Referenzmodell internationaler Standards (vgl. ISO OSI (Open Standards Interconnection)) klar definiert, wie z. B. im Buch „Computer Networks" von A. S. Tannenbaum beschrieben, und bei der MAC-Einheit 12 kann es sich um eine konventionelle Einheit handeln, die in Kommunikationssystemen zur Steuerung der MAC-Schicht eingesetzt wird. Zu beachten ist, dass es sich bei der MAC-Schicht um einen logischen Bereich handelt, der nur logisch von anderen Teilen des in 11 in derselben physikalischen Vorrichtung implementierten Protokolls getrennt ist. Die MAC-Einheit 12 kann eingesetzt werden, um Kollisionen zu erkennen und/oder zu vermeiden. In der vorliegenden Ausführungsart wird die MAC-Einheit 12 zum Senden und Empfangen von Broadcast-Paketen verwendet. Die Vorrichtung 10 umfasst eine Spannungsversorgung 15. Im vorliegenden Beispiel wird die Spannung durch eine Batterie bereitgestellt. Die Spannung könnte ebenso über einen Netzstecker, eine Solarzelle oder Ähnliches bereitgestellt werden. Die Spannungsversorgung liefert die Energie für die Komponenten der Vorrichtung 10. In 1 sind die entsprechenden Leitungen oder Kabel der Stromkreise zur Vereinfachung nicht dargestellt.
Aus einem Metadatenprotokoll-Ressourcenmanager 11 werden die Metadaten an die MAC-Einheit 12 übergeben. Im Gegensatz zu den „Benutzerdaten", die für Anwendungen nützlich sind, bezeichnet der Begriff „Metadaten" Informationen über die Protokolle und/oder Dienste. Im vorliegenden Kontext werden hauptsächlich Dienste (die z. B. in Form einer Dienstliste bereitgestellt werden) als Metadaten bezeichnet. Der Metadatenprotokoll-Ressourcenmanager 11 ist mit einem Speicher 16 und einer zentralen Verarbeitungseinheit (Central Processing Unit, CPU) 17 verbunden. Der Ressourcenmanager 11 kommuniziert über die Anwendungsprogrammschnittstellen (Application Program Interface, API) 19 mit anderen Einheiten wie Blöcken aus höheren Protokollen 18, Anwendungen 23 oder Diensten 24. Die Einheiten 18, 23 und 24 sind in 1 dargestellt, um anzuzeigen, dass das vorliegende Schema die Verwendung vieler unterschiedlicher Protokolle und/oder Anwendungen und/oder Dienste ermöglicht. Diese Protokolle und/oder Anwendungen und/oder Dienste können auf dem vorliegenden Schema aufgebaut werden.
Zu beachten ist, dass es sich bei der MAC-Einheit 12 und dem Ressourcenmanager 11 um logische Konstrukte handelt. Sie können in separaten Vorrichtungen implementiert, aber gleichermaßen gut auch in ein Programm integriert werden, das im Speicher abgelegt ist. Wenn sie in ein Programm integriert sind, kann die Vorrichtung 10 physikalisch dieselbe wie jede andere herkömmliche Vorrichtung sein, mit der Ausnahme, dass sie das oben erwähnte Programm umfasst. Dieses Programm umfasst Anweisungen, die, wenn sie von der CPU 17 verarbeitet werden, die Vorrichtung 10 dazu veranlassen, die Schritte gemäß der vorliegenden Erfindung durchzuführen.
Die MAC-Einheit 12 empfängt außerdem normale Daten (im Weiteren als Benutzerdaten bezeichnet) über die Leitung 20. Der Ressourcenmanager 11 implementiert zumindest einen Teil des vorliegenden Dienstaustausches und ermöglicht in geeigneter Weise die Erkennung und Anpassung der Dienste durch den Austausch von Metadaten (Dienstinformationen); die Übertragung von Benutzerdaten kann unverändert wie bisher stattfinden.
Um ein analoges Beispiel zu geben, wird ein Münzfernsprecher betrachtet: Wenn man den Hörer abnimmt, wird ein Ton an die Vermittlung gesendet, der dazu führt, dass in der Vermittlungsstation ein Transceiver (Sendeempfänger) reserviert wird, um die Kommunikation mit der entfernten Einheit (dem Münzfernsprecher) abzuwickeln. Dann wirft man Geld in das Telefon, wodurch weitere Töne an die Vermittlung gesendet werden, die den Betrag kennzeichnen. Diese Töne werden mit Hilfe speziellerer Töne quittiert. Auf der Grundlage dieser Informationen wird eine Dienstverbindung hergestellt. Jetzt verwenden die Benutzerdaten (die Ziel-Rufnummer) ebenfalls spezielle Töne, aber diese sind Teil eines anderen (höheren) Protokolls, das bei allen Telefonen gleich ist, unabhängig vom unterlagerten Abrechnungssystem usw. Diese Daten sind Benutzerdaten, wie auch die nun folgende analoge Sprachübertragung. Bei Gesprächsende erhält das Telefon mittels weiterer Töne von der Vermittlung den Befehl, das Geld in die Münzkassette aufzunehmen. Den Benutzer kümmert die Funktionsweise des Protokolls nicht. Das einzig Wichtige für ihn ist, dass der korrekte Betrag erhoben und eine Verbindung hergestellt wird.
In ähnlicher Weise nutzt das vorliegende Dienst(Ressourcen-)Erkennungsschema denselben Kommunikationskanal wie die Benutzerdaten, sendet jedoch Informationen über die verfügbaren Dienste (Metadaten; Dienstinformationen) statt die von diesen Diensten verwendeten Informationen (Benutzerdaten). Die Informationen werden gewöhnlich in Paketen übermittelt, die mit einigen Zielinformationen markiert sind. Wenn aus diesen Informationen hervorgeht, dass die Pakete die Verfügbarkeit von Ressourcen betreffen, werden die Pakete über 11 geleitet. Wenn aus der Markierung hervorgeht, dass die Pakete Benutzeranwendungen betreffen, werden sie über die Leitung 20 an 11 vorbei und direkt zu den mit 18, 19 und 24 gekennzeichneten Anwendungen, Diensten und höheren Protokollen geleitet.
Zu beachten ist, dass es keine klare Unterscheidung zwischen Diensten und Anwendungen gibt. Einige Dienste sind Anwendungen, jedoch nicht alle Anwendungen sind Dienste. Mit anderen Worten, Dienste sind eine Untermenge von Anwendungen.
Der Fachmann erkennt, dass die in 1 dargestellte Vorrichtung 10 nur ein Beispiel für eine Vorrichtung zur Implementierung der vorliegenden Erfindung ist und dass zur Konfiguration und Ausführung der verschiedenen Elemente der Vorrichtung 10 allgemein bekannte Hardware und/oder Software genutzt werden. Der Fachmann erkennt ferner, dass an der einen in Verbindung mit 1 beschriebenen Ausführungsart viele Modifikationen und Änderungen vorgenommen werden können, ohne vom Geltungsbereich der Erfindung abzuweichen.
Im Weiteren wird ein Algorithmus gemäß der vorliegenden Erfindung beschrieben. Aspekte dieses Algorithmus sind in Form von Flussdiagrammen dargestellt. Zu beachten ist, dass bestimmte Schritte im Flussdiagramm nicht notwendigerweise in der vorgegebenen Reihenfolge aus- bzw. durchgeführt werden müssen. Im vorliegenden Algorithmus werden Datenankündigungen mit Erneuerungen der Mitgliedschaft kombiniert. Der allgemeine Ansatz besteht darin, dass die Vorrichtungen einer Gruppe von Vorrichtungen der Reihe nach Dienstinformationen rundsenden, die Informationen über verfügbare Dienste umfassen. Durch Verwendung variabler Übertragungsverzögerungen T_x, die mittels zufälliger Übertragungsverzögerungen zurückgesetzt werden, wenn die Broadcast-Sendung anderer Ankündigungen festgestellt wird, und durch Anpassung der Verteilung dieser Übertragungsverzögerungen können neue Vorrichtungen schnell identifiziert und abwesende Vorrichtungen erkannt werden.
Das vorliegende Schema kann in der Weise implementiert werden, dass eine Vorrichtung, die über eine bessere Energieversorgung verfügt (z. B. eine Vorrichtung, die an ein Netzteil angeschlossen ist), Ankündigungen häufiger rundsendet als andere Vorrichtungen. Dadurch kann der Großteil der Übertragungsanforderungen auf Vorrichtungen mit besserer Energieversorgung verlagert werden.
Dienstankündigungsverfahren
Eine Ankündigung ist eine Meldung, die Informationen über Dienste umfasst, von denen der Absender Kenntnis hat, einschließlich sowohl „lokaler Dienste", die in der sendenden Vorrichtung vorhanden sind (vom Absender bereitgestellte/erbrachte Dienste), als auch „entfernter Dienste" (sofern verfügbar), die in einer anderen Vorrichtung vorhanden sind. Informationen über Dienste können zum Beispiel in Form einer Liste von Einträgen, welche die betreffenden Dienste kennzeichnen, übertragen werden. Den Einträgen ist eine Ablaufzeit zugeordnet. Ein Beispiel für die Einhaltung dieser Ablaufzeit ist die Verwendung einer absoluten Tageszeit, der zum Sendezeitpunkt jeder Ankündigung die lokale Uhrzeit hinzugefügt wird, was den anderen Vorrichtungen ermöglicht, die Zeiten an ihre lokalen Uhrzeiten anzupassen.
Eine typische Ausführungsart wird nun in Verbindung mit den 2A–2F, 3 und 4 beschrieben. In 2A ist ein erfindungsgemäßes lokales Netzwerk 30 mit zwei Vorrichtungen A und B dargestellt. Von Vorrichtung B nach A existiert eine drahtlose Verbindung 34 und von A nach B eine drahtlose Verbindung 35. Zur Vereinfachung sind die beiden Vorrichtungen A und B die einzigen Vorrichtungen in dem lokalen Netzwerk 30. Jede Vorrichtung umfasst Mittel zur Speicherung von Dienstinformationen. In der vorliegenden Ausführungsart werden die Dienstinformationen in Form der Listen 31 und 32 gespeichert. In den 2B bis 2F ist eine Folge von Schritten dargestellt. Bei t = 0 (2B) enthält die Dienstliste 31 der Vorrichtung A nur Informationen über die lokalen Dienste A₁ und A₂. Der Vorrichtung A sind keine entfernten Dienste bekannt. Zu diesem Zeitpunkt umfasst die Dienstliste 32 von Vorrichtung B nur Informationen über den lokalen Dienst B₁. In der vorliegenden Ausführungsart ist jedem Dienst ein Feld mit der Absolutzeit zugeordnet. Dieses Zeitfeld wird verwendet, um zu prüfen, ob lokale Dienste demnächst ablaufen und ob andere Dienste bereits abgelaufen sind. Dieses Feld kann auch verwendet werden, um festzustellen, ob eine Vorrichtung fehlt (z. B. weil sie aus dem lokalen Netzwerk 30 entfernt wurde, da sie sich aus dessen Reichweite herausbewegt hat). Im vorliegenden Beispiel wurde die erste Übertragungsverzögerung für Vorrichtung B nach dem Zufallsprinzip auf T_B ≤ m festgelegt (wobei m die von B für ihre Dienste festgelegte Ablaufzeit ist). Zu beachten ist, dass hierbei, obwohl die Auswahl eines Wertes für T_B oft als „Auswahl einer neuen Verzögerung T_B" bezeichnet wird, T_B mit Absolutzeitwerten wie t und t_i verglichen wird. In diesen Fällen, in denen der Wert T_B mit Zeitwerten verglichen wird, bezieht sich das auf die resultierende Zeit, die sich aus der Addition der festgelegten tatsächlichen Verzögerung und der Zeit ergibt, zu der die Auswahl getroffen wurde, d. h. die Zeit, zu der die Verzögerung endet. Die Ablaufzeiten der Dienste, die in diesem Beispiel mit m und k bezeichnet werden, sind nicht notwendigerweise bei allen Diensten, die von einer einzelnen Vorrichtung angeboten werden, identisch – auch wenn dies oft der Fall ist. Diese Werte können von der erwarteten Mobilität des Dienstes abhängen und beeinflussen die Anzahl erforderlicher Wiederholungen der Übertragung, da die Zeit zwischen den Übertragungen nicht kürzer sein kann als die kürzeste Ablaufzeit eines angebotenen Dienstes (andernfalls könnte der Dienst in Listen, die in den Client-Vorrichtungen gespeichert sind, ablaufen). Dieser Schritt ist durch den Kasten 50 in 4 dargestellt. In Vorrichtung B ist eine Uhr vorhanden (oder die Vorrichtung empfängt ein Uhrzeit-Signal oder Uhrzeit-Informationen), mit deren Hilfe die Vorrichtung die Zeit überprüft (siehe Kasten 51). Bei t = t₁ ≥ T_B verbreitet die Vorrichtung B Dienstinformationen über den Kanal 35, wie durch Kasten 52 angezeigt. Wenn vor Erreichen von t = t₁ eine Broadcast-Sendung von einer anderen Vorrichtung (z. B. Vorrichtung A) empfangen worden wäre, hätte Vorrichtung B nach dem Zufallsprinzip eine neue Übertragungsverzögerung T_B festgelegt, wie durch die Schleife 53 in 4 angezeigt.
Vorrichtung B versendet nun Dienstinformationen in Form eines Pakets oder Rahmens 33. Diese Broadcast-Sendung findet unmittelbar nach Erreichen der Zeit t = T_B statt. Im vorliegenden Beispiel wird angenommen, dass die Broadcast-Sendung bei t = t₁ stattfindet, wie in 2C dargestellt. Das Paket bzw. der Rahmen 33 umfasst zumindest Informationen über den Typ oder die Art von Diensten, die von der Vorrichtung B angeboten oder erbracht werden, sowie eine zugehörige Ablaufzeit m.
Es wird angenommen, dass die Vorrichtung A eine Verzögerungszeit T_A > t₁ festgelegt hat, was bedeutet, dass sich die Vorrichtung A in einem Empfangszustand (Kasten 40 in 3) befindet, wenn die Vorrichtung B die Broadcast-Sendung beginnt. Bei t > t₁ empfängt die Vorrichtung A das Paket bzw. den Rahmen 33 (Kasten 41). Die Vorrichtung A aktualisiert dann bei t = t₂ ihre eigene Dienstliste 31, wie in 2D und in Kasten 42 in 3 angezeigt. Diese Dienstliste 31 umfasst nun Informationen über die lokalen Dienste A₁ und A₂ sowie Informationen über den entfernten Dienst B₁. Ein Teil der normalen Reaktion der Vorrichtung A auf den Empfang einer mittels Broadcast-Sendung verbreiteten Dienstliste besteht darin, dass die Vorrichtung ihre Zeit T_A für die nächste Broadcast-Sendung zurücksetzt. Bei der Verarbeitung der in Paket bzw. Rahmen 33 empfangenen Dienstinformationen prüft (Kasten 43) die Vorrichtung A, ob in diesem Paket bzw. Rahmen Informationen über ihre eigenen Dienste enthalten sind, und kann diese Information nutzen, um ihre Auswahl für die neue T_A zu beeinflussen. Im vorliegenden Beispiel ist dies nicht der Fall und Vorrichtung A legt eine neue T_A fest, die (im Durchschnitt) früher liegt als der Wert, den sie andernfalls festgelegt hätte. Im vorliegenden Beispiel läuft der neue für T_A festgelegte Wert bei t₃ ab. Im vorliegenden Beispiel laufen die Dienste A₁ und A₂ zum Zeitpunkt k ≤ T_A ab, der zuvor definiert wurde. Der Ablauf eines Dienstes gibt die Zeit wieder, nach der andere Vorrichtungen nicht mehr versuchen werden, diesen Dienst zu nutzen (in der Annahme, dass er nicht mehr zur Verfügung steht), verglichen mit den vorrichtungsinternen Übertragungszeitgebern (hier T_A und T_B), die bestimmen, wie lange die Vorrichtung auf eine Ankündigung wartet, bevor sie selbst eine Ankündigung durchführt. Dieser Schritt ist als Kasten 44 in 3 dargestellt. Die von Vorrichtung A durchgeführte Broadcast-Sendung ist in 2E dargestellt. Das Paket bzw. der Rahmen 36 umfasst nun Informationen über die von Vorrichtung A und B bereitgestellten Dienste. Das Paket bzw. der Rahmen 36 wird über Kanal 34 an Vorrichtung B gesendet. Von Vorrichtung B wird angenommen, dass sie sich im Empfangszustand befindet (Kasten 40 in 3), wenn Vorrichtung A eine Broadcast-Sendung beginnt. Vorrichtung B aktualisiert dann bei t = t₄ ihre eigene Dienstliste 32, wie in 2F und in Kasten 42 von 3 angezeigt. Diese Dienstliste 32 umfasst nun Informationen über die entfernten Dienste A₁ und A₂ sowie Informationen über den lokalen Dienst B₁. Bei der Verarbeitung der in Paket bzw. Rahmen 36 empfangenen Dienstinformationen prüft die Vorrichtung B, ob in diesem Paket bzw. Rahmen Informationen über ihre eigenen Dienste (Kasten 43) enthalten sind. Im vorliegenden Beispiel ist dies der Fall, und Vorrichtung B legt eine neue T_B aus dem üblichen (vordefinierten) Bereich fest und wartet, bis diese Übertragungsverzögerung erreicht ist, bevor sie wieder eine Broadcast-Sendung startet. Wenn die lokalen Dienste von Vorrichtung B kurz vor ihrem Ablauf stehen, sendet die Vorrichtung früher, z. B. durch Wählen einer kleineren Übertragungsverzögerung T_B aus einem verkürzten (d. h. früheren) Zeitbereich. Andernfalls wird die Übertragungsverzögerung T_B nach dem Zufallsprinzip aus dem üblichen (vordefinierten) Zeitbereich gewählt. Dies ist schematisch durch Kasten 45 in 3 dargestellt.
Bei Empfang (Erkennung) einer Ankündigung aktualisiert die empfangende Vorrichtung anhand der empfangenen Liste eine interne Liste verfügbarer Dienste. Dazu gehören das Aktualisieren von Zeitüberschreitungen bei bereits bekannten Diensten (z. B. durch Einstellen einer früheren Zeit bei lokalen Diensten und Einstellen einer späteren Zeit bei entfernten Diensten) und das Hinzufügen von Einträgen für neue Dienste. Dies ist auch ein guter Zeitpunkt zum Löschen abgelaufener Einträge.
Das Löschen von Diensten wird in Verbindung mit den 6A–6C und 5 beschrieben. Bei Empfang einer Broadcast-Sendung (Kasten 60 in 5) wird die Dienstliste wie oben beschrieben aktualisiert. Die Aktualisierung ist als Kasten 60 in 5 dargestellt. Nun wird angenommen, dass Vorrichtung B aus dem lokalen Netzwerk 30 entfernt wurde. Das lokale Netzwerk 30 umfasst nun nur noch die Vorrichtung A, wie in 6A dargestellt. Vorrichtung A kann wie durch Pfeil 34 dargestellt immer noch Broadcast-Sendungen verbreiten, aber es werden keine Broadcast-Sendungen von anderen Vorrichtungen empfangen. Zum Zeitpunkt t = t₅ enthält die Vorrichtung A eine Dienstliste 31, die in 6B dargestellt ist. Im vorliegenden Beispiel ähnelt diese Liste 31 der Liste in 2D. Sie umfasst lokale und entfernte Dienste. Zu beachten ist, dass der entfernte Dienst B₁ eine Ablaufzeit m hat. Diese Ablaufzeit wird nun verwendet, um Einträge von Vorrichtungen zu löschen, die eine Zeitlang keine Broadcast-Sendungen verbreitet haben, sowie Einträge von anderen entfernten Diensten, die nicht aktualisiert wurden. Bei t = t₆ (mit t₆ > m) wird die Dienstliste 31 von Vorrichtung A aktualisiert, indem der Eintrag des entfernten Dienstes B₁ gelöscht wird. Die sich daraus ergebende Dienstliste 31 ist in 6C dargestellt. Da es in der Dienstliste 31 keine Dienste der Vorrichtung B mehr gibt, nimmt Vorrichtung A an, dass Vorrichtung B nicht mehr zur Verfügung steht. Der Grund dafür kann sein, dass Vorrichtung B das Netzwerk 30 verlassen hat, dass sie abgeschaltet wurde, dass die Verbindung unterbrochen oder heruntergefahren wurde oder dass B aus einem anderen Grund gerade aufgehört hat, ihren Dienst B₁ anzubieten (obwohl B noch mit dem Netzwerk 30 verbunden ist).
Gemäß der vorliegenden Erfindung ist keine Rückmeldung erforderlich, um der Vorrichtung, die eine Ankündigung gesendet hat, zu bestätigen, dass die betreffende Sendung empfangen wurde. Eine fehlende Vorrichtung kann dadurch identifiziert werden, dass sie keine Liste verbreitet, um die Ablaufzeiten ihrer Dienste zu erneuern, wie in den Schritten 43 bzw. 44 der 3 festgestellt wird, wenn Vorrichtung B das nächste Mal ihre Liste sendet. Die Dienste der fehlenden Vorrichtung laufen ab, wenn die Ablaufzeit, die den von dieser fehlenden Vorrichtung angebotenen oder erbrachten Diensten zugeordnet ist, endet. Ebenso können die Dienste einer fehlenden Vorrichtung veralten, indem ein Zähler, der den Diensten der Vorrichtung zugeordnet ist, abwärts (oder aufwärts) gezählt wird.
Jede Vorrichtung sendet von Zeit zu Zeit ihre eigene Liste als Ankündigung. Die Wahrscheinlichkeit, dass eine Vorrichtung eine Ankündigung sendet, hängt zum Teil von der Zeit ab, die seit der letzten Verbreitung einer Ankündigung (Senden und/oder Empfangen) verstrichen ist. Diese Dienstlisten enthalten die neuesten bekannten Werte der Ablaufzeiten für alle Dienste (und legen Ablaufzeiten für ihre eigenen Dienste in dem Prozess fest). Wenn eine Vorrichtung feststellt, dass ihre lokalen Dienste demnächst ablaufen, passt sie ihre Verteilungsverzögerung für die Broadcast-Sendung an, sodass eine baldige Sendung mit größerer Wahrscheinlichkeit stattfindet (und erneuert auf diese Weise die Ablaufzeiten ihrer lokalen Dienste).
Bei Empfang einer Ankündigung aktualisiert die empfangende Vorrichtung anhand der empfangenen Dienstinformationen eine interne Liste verfügbarer Dienste. Dazu gehören das Aktualisieren von Zeitlimits bereits bekannter Dienste (d. h. bei lokalen Einträgen die Einstellung auf einen früheren und bei Einträgen für entfernte Dienste die Einstellung auf einen späteren Wert) und das Hinzufügen von Einträgen für neue Dienste.
Die 2C und 2E sind schematische Darstellungen eines Rahmens bzw. Paketes gemäß der vorliegenden Erfindung, der bzw. das von einer Vorrichtung des lokalen Netzwerkes gesendet wird, um allen anderen erreichbaren Vorrichtungen Dienste anzukündigen. Je nach dem zur Kollisionsvermeidung eingesetzten MAC-Schema kann der Rahmen bzw. das Paket z. B. einen MAC-Schicht-Header umfassen. MAC-Schicht-Header sind standardisiert und in der Technik allgemein bekannt. Der MAC-Schicht-Header kann Informationen umfassen, um Quelle und Ziel der Datenpakete zu kennzeichnen, sowie weitere Informationsfelder enthalten (zur Sicherheitskontrolle, Medienzugriffsverwaltung usw.). Eine Dienstankündigung kann über mehrere MAC-Pakete verteilt sein.
Nun wird eine weitere Implementierung der vorliegenden Erfindung beschrieben. Es wird eine Beispielsituation mit einer aktivierten Armbanduhr, einem Desktop-Computer und einem Autoradio betrachtet. Diese Vorrichtungen werden von einem Benutzer gesteuert. Im vorliegenden Implementierungsbeispiel sendet die Uhr normalerweise alle 20 bis 30 Sekunden eine Ankündigung, der Computer alle fünf bis zehn Sekunden und das Autoradio alle 15 bis 25 Sekunden. Zur Vereinfachung wird angenommen, dass die Ablaufzeit für jeden Dienst eine Minute beträgt.

A. Der Benutzer liegt im Bett und die Uhr hat seit Stunden keine Ankündigungen mehr erhalten. Alle externen Dienste in ihrer Liste sind abgelaufen. Die Uhr sendet periodische Ankündigungen und empfängt nichts. Der unbeaufsichtigte Computer im Familienzimmer befindet sich im selben Zustand. Einige Implementierungen erhöhen in diesen langen Zeiträumen unterbrochener Verbindungen möglicherweise die Verzögerungszeit zwischen den Ankündigungen und andere Implementierungen senden in diesen Zeiträumen möglicherweise leere Listen (um Energie zu sparen).
B. Der Benutzer wacht auf und geht in das Familienzimmer, um nachzusehen, ob E-Mails oder Nachrichten eingetroffen sind. Schließlich senden entweder die Uhr oder der Computer eine Ankündigung. Die andere Vorrichtung empfängt diese Ankündigung, setzt den eigenen Zeitgeber für die erneute Sendung zurück und wählt nach der Feststellung, dass ihre eigenen Dienste in der Liste fehlen, den neuen Wert aus dem Früher-als-normal-Bereich aus. Wenn zum Beispiel der Computer zuerst sendet, kann die Uhr sich selbst zurücksetzen, um 15 Sekunden später zu senden. Da der Computer seinen eigenen Zeitgeber auf einen Wert im Bereich zwischen fünf und zehn Sekunden zurückgesetzt hat, empfängt die Uhr eine weitere Liste, die ihre eigenen Dienste nicht enthält. Diesmal wählt sie möglicherweise einen Sendezeitpunkt sieben Sekunden später. Wenn der Computer festgelegt hat, die Broadcast-Sendung neun Sekunden nach seiner vorhergehenden Broadcast-Sendung durchzuführen, gewinnt die Uhr dieses Rennen und der Computer hat nun Kenntnis von den Diensten der Uhr.
C. Da der Computer normalerweise kürzere Zeitlimits festlegt als die Uhr, sendet er weiterhin alle fünf oder zehn Sekunden eine Dienstliste mit sowohl seinen Diensten als auch denen der Uhr. Nach fast einer Minute dieser Sendungen stellt die Uhr fest, dass ihre Dienste kurz vor dem Ablauf stehen, und beginnt, immer kleinere Zeitlimits für die erneute Sendung festzulegen, bis sie schließlich ein kürzeres Zeitlimit als der Computer festlegt und eine Liste mit sowohl ihren eigenen als auch den Diensten des Computers sendet, womit sie die Ablaufzeiten ihrer eigenen Dienste aktualisiert und um eine Minute in die Zukunft verlegt.
D. Beim Lesen einer E-Mail stellt der Benutzer fest, dass er einen unmittelbar bevorstehenden Termin hat, und steigt in ein Auto. Nach dem Start des Autos bemerkt die Uhr das Autoradio. Möglicherweise sendet die Uhr von diesen beiden Vorrichtungen als erste. Die übertragene Liste kann noch die Dienste des Computers enthalten, wenn sie noch nicht abgelaufen sind; da jedoch der Computer nicht mehr vorhanden ist, um Erneuerungen zu senden, laufen die Dienste 60 Sekunden, nachdem die Uhr die letzte Ankündigung empfangen hat, ab und verursachen keinerlei Verwechslung mehr. Die Uhr und das Radio erreichen schließlich einen stabilen Zustand abwechselnder Broadcast-Sendungen. Da das Radio gewöhnlich kürzere Zeitlimitwerte festlegt, sendet es häufiger, jedoch legt gelegentlich die Uhr eine kürzere Zeit fest und die eine oder die andere Vorrichtung sendet etwa alle 20 Sekunden eine Liste mit den Diensten beider Vorrichtungen.
E. Schließlich trifft der Benutzer bei dem Meeting ein und verlässt das Auto. Nach etwa 60 Sekunden haben beide Listen die Einträge der anderen Vorrichtung auf „abgelaufen" gesetzt und die beiden Vorrichtungen haben erneut nur Kenntnis von ihren eigenen Diensten.

Dieses Implementierungsbeispiel veranschaulicht den Zweck der vorliegenden Erfindung und zeigt, wie sie implementiert werden kann, um verschiedenen Vorrichtungen den Austausch von Dienstinformationen zu ermöglichen.
Die vorliegende Erfindung kann eingesetzt werden, um Informationen zwischen allen Arten von Vorrichtungen zu übertragen, wie anhand des Folgenden exemplarisch gezeigt werden soll. Zum Beispiel tragen viele Menschen mehrere elektronische Vorrichtungen bei sich, wie Mobiltelefone, Pager, Personal Digital Assistants und Digitaluhren. Wäre jede dieser Vorrichtungen mit der vorliegenden Technologie ausgestattet, könnte eine Person eine Nachricht auf dem Pager erhalten, den Namen der Person, welche die Pager-Nachricht gesendet hat, auf der Uhr angezeigt bekommen, und die Person anrufen, indem sie einfach auf die Verbindungstaste des Mobiltelefons drückt. Mit Hilfe des PAN zum Beispiel kann der Pager die Telefonnummer über den Körper des Benutzers an den PDA senden, der den Namen findet und an die Uhr sendet. Eine derartige Automatisierung erhöht die Exaktheit und Sicherheit, besonders beim Autofahren. Die vorliegende Erfindung stellt Mittel für den Informationsaustausch über die verschiedenen Dienste bereit und legt damit die Grundlage für das oben skizzierte Beispiel.
Eine weitere Anwendung des vorliegenden Schemas ist die Übergabe einfacher Daten zwischen elektronischen Vorrichtungen, die zwei Menschen bei sich tragen, wie z. B. eine elektronische Visitenkarte, die bei einem Händedruck ausgetauscht wird. Bevor die beiden elektronischen Vorrichtungen die Visitenkarteninformationen in Form von Benutzerdaten austauschen, müssen gemäß der vorliegenden Erfindung die betreffenden Dienstinformationen und Dienstparameter (wie z. B. die auf der Visitenkarte enthaltenen Felder) ausgetauscht werden.
Das vorliegende Schema kann auch in der folgenden Situation verwendet werden. Um geschäftliche Transaktionen von Verbrauchern zu automatisieren und zu sichern, kann ein öffentliches Telefon mit Mitteln gemäß der vorliegenden Erfindung ausgerüstet werden, die automatisch den Benutzer identifizieren, ohne dass dieser noch Telefonkartennummern und PINs eingeben muss. Eine Anwendung des vorliegenden Schemas vereinfacht ganz wesentlich den Austausch von Dienstinformationen zwischen den beteiligten Vorrichtungen und ermöglicht es, das öffentliche Telefon über die Dienste zu informieren, die von einer Vorrichtung bereitgestellt werden, die der Benutzer bei sich hat, und umgekehrt. Dadurch wird das Telefonieren für die Benutzer einfacher und komfortabler.
Ein Schema gemäß der vorliegenden Erfindung kann auch dazu verwendet werden, um einen Benutzer über ein Mobiltelefon zu benachrichtigen, wenn sein portabler PC eine E-Mail erhalten hat, selbst wenn sich dieser portable PC in seiner Tragetasche befindet. Wenn der PC eine E-Mail-Nachricht empfängt, gibt das Mobiltelefon einen Signalton aus. Nun ist es möglich, sich die eingehenden E-Mails sofort anzeigen zu lassen, d. h. deren Inhalte auf dem Display des Mobiltelefons zu lesen. Bevor alle entsprechenden Benutzerdaten ausgetauscht werden, wird eine Dienstankündigungs- bzw. Diensterkennungsprozedur gemäß der vorliegenden Erfindung ausgeführt.
Wichtig dabei ist, dass alle Vorrichtungen, die an der Dienstankündigung und Diensterkennung in einem lokalen Netzwerk teilnehmen sollen, ein gemeinsames Dienstankündigungsprotokoll für den Austausch der Dienstinformationen unterstützen. Nach der Ankündigung eines Dienstes können einige oder alle Vorrichtungen andere Protokolle für den Austausch anwendungsbezogener Informationen (Benutzerdaten) verwenden.
Das vorliegende Schema kann ferner modifiziert werden, indem Zielinformationen zu den Dienstankündigungen hinzugefügt werden. Dies kann z. B. dadurch erfolgen, dass Adressinformationen zum Header einer Dienstankündigung hinzugefügt werden. Obwohl alle Vorrichtungen eines lokalen Netzwerkes die betreffende Dienstankündigung lesen können, verarbeiten nur die adressierten Vorrichtungen die betreffende Dienstankündigung tatsächlich.
Zu beachten ist, dass Dienstankündigungen gemäß der vorliegenden Erfindung in jeder Schicht des OSI-Protokoll-Stack (OSI, Open System Interconnection) übertragen werden können. Die Dienstankündigungen können zum Beispiel in der Netzwerkprotokoll-Schicht (dritte Schicht des OSI-Stack) entweder als Teil des Netzwerkschicht-Headers oder als Anhang eines Netzwerkschicht-Headers übertragen werden. Die vorliegende Erfindung betrifft die Dienstankündigungen und ist somit unabhängig von Implementierungsdetails wie der Protokollschicht, in der die betreffende Information ausgetauscht wird.
Für den Fachmann ist klar, dass sich gegenwärtig viele der Protokolle, die für den Einsatz in drahtlosen Kommunikationssystemen geeignet sind, noch im Entwurfsstadium befinden. Das vorliegende Schema ist nicht von irgendeinem bestimmten Protokoll abhängig und kann zusammen mit vielen derartigen Protokollen eingesetzt werden. Ein Fachmann ist in der Lage, das vorliegende Schema sowohl in vorhandene Protokollumgebungen zu implementieren als auch in Protokollumgebungen, die sich in der Entwicklung befinden oder noch entwickelt werden.
Die vorliegende Erfindung versetzt Benutzer in die Lage, Informationen nicht nur direkt von Karten auf PCs im Palm-Format zu übermitteln, sondern Einträge zwischen portablen Vorrichtungen und Desktops zu synchronisieren.
Die vorliegende Erfindung kann eingesetzt werden, um Dienste gemeinsam zu nutzen, Dienste, die von anderen Vorrichtungen angeboten oder erbracht werden, zu nutzen und um Dienste zu erstellen oder zu kombinieren.
Das vorliegende Schema verwaltet Vorrichtungen, die sich in einen Bereich hinein- oder aus diesem herausbewegen, und ist ferner in der Lage, Ersatzdienste für verloren gegangene Dienste zu finden. Das Puffern von E-Mail-Nachrichten für die Zeitdauer einer Verbindungsunterbrechung oder während des Synchronisierens eines Dateisystems wird in der vorliegenden Erfindung nicht behandelt, da es sich bei einer zeitweiligen Verbindung mehr um ein Anwendungs- als um ein Dienstproblem handelt.

Claims

Verfahren zum Ankündigen von Dienstangeboten in einem Kommunikationssystem, das zwei Vorrichtungen umfasst, wobei eine erste der zwei Vorrichtungen: a) Dienstinformationen an die andere Vorrichtung sendet und diese Dienstinformationen Informationen über lokale Dienste und/oder von anderen Vorrichtungen bereitgestellte Dienste umfassen; b) einen Zeitlimitwert T_A auswählt; c) bis zu einer Maximalzeit T_A im Empfangszustand für Dienstinformationen ist, die von einer anderen Vorrichtung gesendet werden; d) wenn T_A ohne einen Empfang derartiger Dienstinformationen abgelaufen ist, mit Schritt a) fortfährt; e) wenn vor dem Ablauf von T_A derartige Dienstinformationen empfangen wurden, prüft, ob die empfangenen Dienstinformationen Informationen über ihre lokalen Dienste umfassen; und f) mit Schritt b) fortfährt, wenn dies zutrifft; g) mit Schritt a) fortfährt, wenn dies nicht zutrifft.
Verfahren nach Anspruch 1, bei dem die beiden Vorrichtungen gemeinsam ein Broadcast-Medium zum Ankündigen von Dienstangeboten nutzen.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, bei dem die beiden Vorrichtungen Teil eines lokalen Netzwerkes sind, vorzugsweise eines lokalen Netzwerkes mit einer vermaschten Topologie.
verfahren nach Anspruch 1 oder 2, bei dem die beiden Vorrichtungen eine Ad-hoc-Gruppe bilden.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, bei dem jede der beiden Vorrichtungen ihre individuellen Dienstinformationen mittels Broadcast-Sendungen verbreitet und die Sendungen in zeitlicher Hinsicht statistisch ungleich verteilt sind.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, bei dem eine der beiden Vorrichtungen als Master und die andere als Slave agiert.
Verfahren nach Anspruch 2, bei dem alle Vorrichtungen innerhalb des gemeinsamen Kommunikationsbereiches das Broadcast-Medium gemeinsam nutzen.
Verfahren nach Anspruch 2 oder 7, bei dem das gemeinsam genutzte Medium ein Infrarotkanal, ein Hochfrequenzkanal, ein HomeRF-Kanal oder ein Personal-Area-Network-Kanal ist.
Verfahren nach Anspruch 1, bei dem das Dienstangebot durch eine Dienstkennung beschrieben ist, die als Teil der Dienstinformationen übertragen wird.
Verfahren nach Anspruch 9, bei dem die Dienstkennung ein Flag oder eine Bitkombination zur Beschreibung von Standard-Diensttypen ist.
Verfahren nach Anspruch 9, bei dem die Dienstinformationen einen Dienstparameter umfassen.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 9, bei dem die Dienstinformationen Ablaufinformationen umfassen, die einem Dienstangebot zugeordnet sind.
Verfahren nach Anspruch 12, bei dem die Ablaufinformationen eine Ablaufzeit oder ein Feld mit einer Altersangabe sind.
Verfahren nach Anspruch 12, bei dem die Ablaufinformationen verwendet werden, um den jeweiligen Dienst verfallen zu lassen.
Verfahren nach Anspruch 14, bei dem eine Vorrichtung einen abgelaufenen Dienst löscht.
Verfahren nach Anspruch 2, bei dem das Rundsende-Medium auch zur Übertragung von Benutzerdaten verwendet wird.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 9, bei dem die Dienstinformationen eine Gerätekennung wie z. B. eine MAC-Adresse umfassen.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 9, bei dem die Dienstinformationen Zielinformationen umfassen.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, bei dem eine erste der zwei Vorrichtungen öfter Dienstinformationen von der zweiten der beiden Vorrichtungen empfängt als ihre eigenen Dienstinformationen sendet.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, bei dem mindestens eine der zwei Vorrichtungen in periodischen Zeitabständen auf den Empfang von Dienstinformationen eingerichtet ist.
Einrichtung (10) für das Austauschen von Dienstinformationen mit anderen Vorrichtungen, die einen Transceiver (13, 14), eine Verarbeitungseinheit (17), einen Speicher (16) zum Speichern von Informationen über ihre lokalen Dienste und/oder von anderen Vorrichtungen bereitgestellte Dienste sowie einen Protokollressourcenmanager (11) umfasst, der angepasst ist, um: a) den Transceiver (13, 14) zu veranlassen, Dienstinformationen an andere Vorrichtungen zu senden, wobei die Dienstinformationen Informationen über lokale Dienste und/oder von anderen Vorrichtungen bereitgestellte Dienste umfassen; b) einen Zeitlimitwert T_A auszuwählen; c) sicherzustellen, dass die Einrichtung (10) bis zu einer Maximalzeit T_A auf Empfang der durch den Transceiver (13, 14) erhaltenen Dienstinformationen steht; d) den Transceiver (13, 14), wenn die Zeit T_A ohne Empfang von Dienstinformationen durch den Transceiver abgelaufen ist, zu veranlassen, den Schritt a) zu wiederholen; e) bei Empfang von Dienstinformationen durch den Transceiver (13, 14) vor Ablauf von T_A zu prüfen, ob die empfangenen Dienstinformationen Informationen über ihre eigenen lokalen Dienste umfassen; und f) mit Schritt b) fortzufahren, wenn dies zutrifft; g) mit Schritt a) fortzufahren, wenn dies nicht zutrifft.
Einrichtung nach Anspruch 21, welche eine MAC-Einheit (12) umfasst, die zur Vermeidung von Kollisionen eingesetzt wird.
Einrichtung nach Anspruch 21, die Teil eines lokalen Netzwerkes ist, vorzugsweise eines lokalen Netzwerkes mit einer vermaschten Topologie.
Einrichtung nach Anspruch 21 oder 22, bei der die Vorrichtungen eine Ad-hoc-Gruppe bilden.
Einrichtung nach Anspruch 21 oder 22, bei der der Transceiver (13, 14) die Dienstinformationen mittels Broadcast-Sendungen verbreitet und die Sendungen in zeitlicher Hinsicht statistisch ungleich verteilt sind.
Einrichtung nach Anspruch 21 oder 22, bei der die Vorrichtung als Master agiert.
Einrichtung nach Anspruch 21 oder 22, bei der die Vorrichtung absichtlich T_A verringert, um die Anzahl ihrer Übertragungen zu erhöhen und Energie für alle anderen Vorrichtungen in der Gruppe einzusparen.
Einrichtung nach Anspruch 21 oder 22, bei der die Vorrichtung leere Dienstinformationen sendet, um während der Zeiträume, in denen keine Ankündigungen empfangen werden, Energie einzusparen.
Einrichtung nach Anspruch 21 oder 22, bei der der Transceiver (13, 14) ein Infrarot-, Hochfrequenz-, HomeRF- oder Personal-Area-Network-Transceiver ist.
Einrichtung nach Anspruch 21 oder 22, bei der die Dienstinformationen mittels einer Dienstkennung beschrieben sind.
Einrichtung nach Anspruch 30, bei der die Dienstkennung ein Flag oder eine Bitkombination zur Beschreibung von Standard-Diensttypen ist.
Einrichtung nach Anspruch 21 oder 22, bei der die Dienstinformationen einen Dienstparameter umfassen.
Einrichtung nach Anspruch 21 oder 22, bei der die Dienstinformationen Ablaufinformationen umfassen, die einem Dienstangebot zugeordnet sind.
Einrichtung nach Anspruch 33, bei der die Ablaufinformationen eine Ablaufzeit oder ein Feld mit einer Altersangabe sind.
Einrichtung nach Anspruch 33, bei der die Ablaufinformationen verwendet werden, um den jeweiligen Dienst verfallen zu lassen.
Einrichtung nach Anspruch 35, bei der der Protokollressourcenmanager (11) einen abgelaufenen Dienst löscht.
Einrichtung nach Anspruch 21 oder 22, bei welcher der Transceiver (13, 14) auch zur Übertragung von Benutzerdaten verwendet wird.
Einrichtung nach Anspruch 21 oder 22, bei der die Dienstinformationen eine Gerätekennung wie z. B. eine MAC-Adresse umfassen.
Einrichtung nach Anspruch 21 oder 22, bei der die Dienstinformationen Zielinformationen umfassen.
Einrichtung nach Anspruch 21 oder 22, bei der der Protokollressourcenmanager (11) in Hardware oder Software oder einer Kombination aus Hardware und Software implementiert ist.